联碱法(候氏制碱法)和氨碱法的生产流程简要表示如下图:
(1)两种方法的沉淀池中均发生的反应化学方程式为_____________________________。
(2)若沉淀池含800.00 mol NH3的水溶液质量为54.00 kg,向该溶液通入二氧化碳至反应完全,过滤,得到滤液31.20kg,则NH4HCO3的产率为______________%。
(3)在氨碱法生产过程中氨要循环使用,但不需要补充,在母液中加生石灰前先要加热的原因是 ___ 。
(4)根据联碱法中从滤液中提取氯化铵晶体的过程推测,所得结论正确是_______(选填编号)。
a.常温时氯化铵的溶解度比氯化钠小
b.通入氨气能增大NH4+的浓度,使氯化铵更多析出
c.加入食盐细粉能提高Na+的浓度, 使NaHCO3结晶析出
d.通入氨气能使NaHCO3转化为Na2CO3,提高析出的NH4Cl纯度
(5)联碱法相比于氨碱法,氯化钠利用率从70%提高到90%以上,主要是设计了循环Ⅰ,联碱法的另一项优点是__________________________________________________。
(6)从沉淀池析出的晶体含有NaCl杂质,某同学在测定其NaHCO3的含量时,称取5.000g试样,配制成100mL溶液,用标准盐酸溶液滴定(用甲基橙做指示剂),测定数据记录如下:
滴定次数 | 待测液(mL) | 0.6000mol/L盐酸溶液的体积(mL) | |
初读数 | 终读数 | ||
第一次 | 20.00 | 1.00 | 21.00 |
第二次 | 20.00 | 如右图Ⅰ | 如右图Ⅱ |
(本题共12分)(1)NaCl + NH3 + CO2 +H2O →NaHCO3↓+ NH4Cl (2分)
(2)92% (2分)
(3)防止生石灰先跟溶液中的NaHCO3反应产生碳酸钙沉淀(1分)
(4)bd(2分)
(5)避免产生大量含有CaCl2的废液(或节省石灰窑、蒸氨塔等设备)(1分)
(6)①20.20mL(1分)
②ω(NaHCO3)=×100% (1分) ③ac(2分)
解析试题分析:(1)依据流程图分析可知,联碱法和氨碱法的生产流程中沉淀池中发生反应的物质是氨气、二氧化碳、水、氯化钠,这些物质反应生成碳酸氢钠晶体和氯化铵,所以反应的化学方程式为NaCl + NH3 + CO2 +H2O →NaHCO3↓+ NH4Cl。
(2)根据方程式NH3 + CO2 +H2O →NH4HCO3可知,该氨水完全反应需通入800.00molCO2,过滤得到m(NH4HCO3)=54.0kg+800.00mol×0.044kg/mol-31.20kg=58.00kg,理论上应得到m(NH4HCO3)=800.00mol×0.079kg/mol=63.2kg,所以NH4HCO3的产率为×100%=92%。
(3)由于生石灰溶于水生成氢氧化钙,而氢氧化钙能和碳酸氢钠反应生成碳酸钙沉淀,所以在母液中加生石灰前先要加热的原因是防止生石灰先跟溶液中的NaHCO3反应产生碳酸钙沉淀。
(4)联碱法中从母液中提取氯化铵晶体的过程中;a、母液中加入氯化钠晶体,然后冷却到10℃以下即析出氯化铵晶体,这说明室温下氯化铵的溶解度比氯化钠大,故a错误;b、通氨气作用有增大NH4+的浓度,使NH4Cl更多地析出和使NaHCO3转化为Na2CO3,提高析出的NH4Cl纯度,故b正确;c、加入食盐细粉目的是提高Cl-的浓度,促进氯化铵结晶析出,故c错误;d.通入氨气能使NaHCO3转化为Na2CO3,提高析出的NH4Cl纯度,d正确,答案选bd。
(5)联合制碱法与氨碱法比较,其最大的优点是使食盐的利用率提高到96%以上,应用同量的食盐比氨碱法生产更多的纯碱.另外它综合利用了氨厂的二氧化碳和碱厂的氯离子,同时,生产出两种可贵的产品--纯碱和氯化铵。将氨厂的废气二氧化碳,转变为碱厂的主要原料来制取纯碱,这样就节省了碱厂里用于制取二氧化碳的庞大的石灰窑;将碱厂的无用的成分氯离子(Cl-)来代替价格较高的硫酸固定氨厂里的氨,制取氮肥氯化铵,从而不再生成没有多大用处,又难于处理的氯化钙,减少了对环境的污染,并且大大降低了纯碱和氮肥的成本,充分体现了大规模联合生产的优越性,因此另外一个主要优点是避免产生大量含有CaCl2的废液(或节省石灰窑、蒸氨塔等设备)。
(6)①滴定管能读数到0.01ml,所以根据滴定管中液面的位置可知,初始读数是2.40ml,最终读数是22.60ml,所以实际消耗盐酸的体积是22.60ml-2.40ml=20.20ml。
②第一次消耗盐酸的体积是21.00ml-1.00ml=20.00ml,所以两次消耗盐酸的平均值是(20.20ml+20.00ml)÷2=20.10ml,所以消耗盐酸的物质的量是0.0201L×0.6000mol/L。根据方程式HCl+NaHCO3=NaCl+H2O+CO2↑可知,碳酸氢钠的物质的量是0.0201L×0.6000mol/L,质量是0.0201L×0.6000mol/L×84g/mol,所以碳酸氢钠的纯度是ω(NaHCO3)=×100%。
③a.甲基橙的变色范围是3.1~4.4,所以待测液中加入甲基橙作指示剂,用标准酸液滴定至变橙色且半分钟内不变色为止,因此a会产生误差;b.锥形瓶用蒸馏水洗涤后,直接加入待测溶液进行滴定,属于正确的操作,所以b不正确;c.滴定管必须用标准液润洗,所以滴定管用蒸馏水洗涤后,直接注入标准酸液进行滴定,会产生误差,c正确;d.滴定管用蒸馏水洗涤后,直接注入待测液,取20.00 mL进行滴定,属于正确的操作,d不正确,答案选ac。
考点:考查联碱法(候氏制碱法)和氨碱法的判断、生产条件的控制、纯度的有关计算以及中和滴定实验操作和误差分析等
科目:高中化学 来源: 题型:填空题
(1)向一小烧杯中分别加入等体积的水和煤油,片刻后再向该烧杯中轻缓地加入一粒绿
豆大小的金属钠,观察到的现象正确的是________________。
A B C D
(2)金属钠失火时,应该用 灭火。
(3)过氧化钠可用作潜水艇的供养剂,主要化学反应方程式为 。
(4)实验室盛放氢氧化钠溶液的试剂瓶不用玻璃塞,是因为玻璃中含 (填化学式),刻蚀玻璃常用的试剂是氢氟酸,发生反应的化学方程式为 。
(5)制取水泥和陶瓷的共同原料是 。
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
(1)元素M是短周期元素,其常量存在于海水中,单质被誉为“国防金属”。
①M的原子结构示意图为______。
②以M、Al为电极,KOH溶液为电解质溶液,则负极的电极反应式为______。
(2)淬火是将金属工件加热到某温度,随即浸入淬冷介质中快速冷却的金属热处理工艺。
①使用水进行淬火,若生成磁性氧化铁,该反应的化学方程式为____________
②验证铁用水淬火后的固体产物是否存在+3价的铁,可选用的试剂为_______ (填序号)
A.H2O2溶液 | B.铜粉 | C.稀硫酸 | D.KMnO4溶液 |
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
蛇纹石可用于生产氢氧化镁,简要工艺流程如下:
I.制取粗硫酸镁:用酸液浸泡蛇纹石矿粉,过滤;并在常温常压下结晶,制得粗硫酸镁(其中常含有少量Fe3+、Al3+、Fe2+等杂质离子)。
II.提纯粗硫酸镁:将粗硫酸镁在酸性条件下溶解,加入适量的0.1 mol·L-H2O2溶液,再调节溶液pH至7~8,并分离提纯。
III.制取氢氧化镁:向步骤II所得溶液中加入过量氨水。
已知:金属离子氢氧化物沉淀所需pH
| Fe3+ | Al3+ | Fe2+ | Mg2+ |
开始沉淀时 | 1.5 | 3.3 | 6.5 | 9.4 |
沉淀完全时 | 3.7 | 5.2 | 9.7 | 12.4 |
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
某实验小组用工业废弃固体(主要成分为Cu2S和Fe2O3)制备有关物质,整个流程如下图所示。请回答:
(1)气体a的化学式为 。
(2)溶液B加入硫酸酸化后再加入适宜氧化剂X得到溶液C,写出该反应的离子方程式 。
(3)制备硫酸铜溶液。常温下,O2、铜粉和稀硫酸三者在一起,几乎不反应,当加入溶液D后,随即生成硫酸铜。经理阅资料发现FeSO4对铜的氧化起催化作用。
A.第一步反应的离子方程式为:4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O,则第二步反应的郭子方程式为 。
B.⑦操作中,配制Fe2(SO4)3溶液时应注意 。
(4)操作⑧的目的是得到较纯的硫酸铜溶液。加入适宜试剂Y调节pH至铁元素全部沉淀(离子浓度小于10-5mol/L),然后再过滤,浓缩、结晶等,则pH至少调节为_____。
已知:Ksp[Cu(OH)2]≈1×10-22,Ksp[Fe(OH)2] ≈1×10-16,Ksp[Fe(OH)3] ≈1×10-38
(5)科学家发现纳米级的Cu2O在太阳光照射下可以催化分解水。
A.一定温度下,在2L密闭容器中加入纳米级Cu2O,通入2mol水蒸气,发生如下反应:
2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) △H=+484kJ/mol
20min末测得n(O2)=0.16mol,则这段时间的反应速率υ(H2)=_________;该温度下,此反应的平衡常数表达式K=___________________。
B.已知:2Cu2O(s)+O2(g)=4CuO(s) △H=-292kJ/mol
2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H=-221kJ/mol
请写出炭粉还原CuO(s)制备Cu2O(s)的热化学方程式_________________。
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题
Al及其化合物在工业上有极其广泛的用途,
(1)焊接钢轨时用Al冶炼Fe的反应方程式为 ;铝的化合物明矾可用于净水,其原理用离子方程式解释为 。
(2)硅藻遗骸中主要成分是Al2O3、SiO2和Fe2O3。从中获取Al(OH)3的过程如下:
步骤I:取适量硅藻遗骸用70%H2SO4浸泡;
步骤II:向上述浸泡液中加入过量NaOH并过滤;
步骤III:向上述滤液中通入过量CO2过滤得到Al(OH)3。
①用70%H2SO4浸取硅藻遗骸的目的是 。
②步骤II中涉及铝元素的离子方程式为 ;
③步骤III中能否用HCl代替CO2? (填“能”或“不能”);该步骤所得滤液中存在的电荷守恒式为 ;向该滤液中滴加少量NaOH溶液,则 填(“变大”、“变小”或“不变”)
(3)Al(OH)3可用作阻热材料,试从Al(OH)3的化学性质角度分析其原因 。
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科目:高中化学 来源: 题型:问答题
无水AlCl3易升华,可用作有机合成的催化剂等,工业上由铝土矿(主要成分是Al2O3和Fe2O3,还含有少量的SiO2 )和石油焦(主要成分是C)为原料制备无水AlCl3:2Al2O3+6Cl2===4AlCl3+3O2
回答以下问题:
(1)Cl-的电子式为 ________。Al在元素周期表最中的位置是________。
(2)生产中加入石油焦,其目的是_____________________________________。
(3)加入焦炭后的化学反应可表示为Al2O3+C+Cl2AlCl3+X↑,设计实验确定气体X的成分:
____________________________________________________________。
(4)在提纯AlCl3粗产品时,需加入少量铝粉,可使熔点较低的FeCl3转化为熔点较高的FeCl2,从而避免在AlCl3中混入铁的氯化物。该反应的化学方程式为 _____________________________________________________________。
(5)为测定制得的无水AlCl3产品(含FeCl3杂质)的纯度,称取16.25 g无水AlCl3样品,溶于过量的NaOH溶液,过滤出沉淀物,沉淀物经洗涤、灼烧、冷却、称重,残留固体质量为0.32 g。
①过程涉及的离子方程式__________________________、___________。
②AlCl3产品的纯度为__________________________________。
(6)以铝土矿为原料可以通过以下途径提纯氧化铝
①写出滤液甲中溶质的化学式______________________________。
②写出滤液乙中加入过量氨水得到Al(OH)3的离子方程式__________________。
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科目:高中化学 来源: 题型:实验题
铝镁合金是飞机制造、化工生产等行业的重要材料。研究性学习小组的同学,为测定某含镁3%~5%的铝镁合金(不含其他元素)中镁的质量分数,设计了下列两种不同实验方案进行探究。填写下列空白:
【方案一】
【实验方案】将铝镁合金与足量NaOH溶液反应,测定剩余固体质量。
实验中发生反应的化学方程式是_____________________________。
【实验步骤】
(1)称取10.8 g铝镁合金粉末样品,溶于体??为V物质的量浓度为4.0 mol·L-1 NaOH溶液中,充分反应。则NaOH溶液的体积V≥_________mL。
(2)过滤、洗涤、干燥、称量固体。该步骤中若未洗涤固体,测得镁的质量分数将________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
【方案二】
【实验方案】将铝镁合金与足量稀硫酸溶液反应,测定生成气体的体积。
【实验步骤】
(1)同学们拟选用下列实验装置完成实验:
你认为最简易的装置其连接顺序是A接( )( )接( )( )接( )(填接口字母,可不填满)。
(2)仔细分析实验装置后,同学们经讨论认为以下两点会引起较大误差:稀硫酸滴入锥形瓶中,即使不生成氢气,也会将瓶内空气排出,使所测氢气体积偏大;实验结束时,连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在,使所测氢气体积偏小。于是他们设计了如图所示的实验装置。
①装置中导管a的作用是_______________。
②实验前后量气管中液面读数分别为V1 mL、V2mL,则产生氢气的体积为___mL。
③若需确定产生氢气的量,还需测定的数据是______。
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